[[246459]]

相較于普通的桌面虛擬化，3D桌面虛擬化是一個(gè)普通桌面虛擬化中研發(fā)桌面的衍生場景。過去多年，3D用戶的桌面虛擬化需求一直都存在，但受限于技術(shù)很難完成交付。3D用戶主要分布在包括工程制造、能源、科研、醫(yī)療等幾個(gè)行業(yè)及相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)，在國外還有金融、政府這些行業(yè)。而在國內(nèi)，近兩年受到制造2025的大環(huán)境的影響，特別是在工程制造行業(yè)及對口的研究機(jī)構(gòu)，3D桌面虛擬化需求呈現(xiàn)一種井噴式的發(fā)展趨勢。

但3D虛擬化技術(shù)發(fā)展并不是一蹴而就的。整個(gè)技術(shù)發(fā)展都是有一個(gè)漫長的過程，當(dāng)然還會不斷發(fā)展下去。大約在10年之前，當(dāng)時(shí)的飛機(jī)制造巨頭波音公司找到做遠(yuǎn)程交付最厲害的Citrix和做顯卡最牛NVIDIA，希望雙方能做做一個(gè)解決方案，使得其設(shè)計(jì)的圖紙都保存在其數(shù)據(jù)中心，但是其分布在全球的生產(chǎn)、制造工廠都能讀取到這些圖紙。但以當(dāng)時(shí)的技術(shù)來說，無論這些很難做到，但為后來的合作埋下了伏筆。

大約在2007年的時(shí)候，Citrix通過無盤工作站的方式，即通過一臺服務(wù)器推送操作系統(tǒng)到遠(yuǎn)端的工作站上運(yùn)行，達(dá)到所謂的虛擬化以及遠(yuǎn)程接入物理工作站的方式來解決這個(gè)問題，這也無奈之舉。

到了2008年左右，Citrix開始將物理工作站通過Citrix的HDX協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程交付，這個(gè)就和HP RGS非常類似的一種方式。但他開啟了Citrix HDX 3D PRO的先河，為后續(xù)Citrix在3D虛擬化的領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者地位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

到了2009年，Citrix第一次實(shí)現(xiàn)了在服務(wù)器上安裝一塊Quadro 專業(yè)顯卡，安裝在虛擬化服務(wù)器XenServer上，然后將這塊顯卡透傳給其中一臺虛擬機(jī)，使得這臺虛擬機(jī)獲得了相應(yīng)的GPU性能。這在業(yè)界是第一次真正實(shí)現(xiàn)了虛擬化與GPU物理顯卡技術(shù)的結(jié)合。

到了2012年，Citrix將GPU虛擬化技術(shù)應(yīng)用到了其當(dāng)家應(yīng)用虛擬化XenApp上，使得3D 應(yīng)用可以直接進(jìn)行交付，而跳出了桌面這個(gè)框架。

時(shí)間來到了2013年，跨時(shí)代的vGPU解決方案在孕育了幾乎10年以后，時(shí)任Citrix CEO Mark Templeton和NVIDIA CEOJensen Huang攜手發(fā)布了全球首個(gè)GPU虛擬化解決方案。

2016年Citix又完成了Linux 的3D交付，應(yīng)該說發(fā)展步伐還是非常清楚的。

那么說了這么多Citrix在3D虛擬化發(fā)展史上的里程碑，回到客戶的實(shí)際場景中，看看最終到底是否需要一個(gè)什么樣的方案。

回到3D項(xiàng)目本身(不一定是虛擬化場景)，其實(shí)需要解決用戶的3個(gè)問題，

1. 如何保證3D使用的體驗(yàn)

2. 如何合理使用包括GPU在內(nèi)的所有資源

3. 如何合理控制成本

其實(shí)Citrix做桌面虛擬化，首先會做的是分析用戶的場景及用戶類型。其實(shí)這個(gè)也是為了在項(xiàng)目中、后期合理的規(guī)劃來應(yīng)對前面3個(gè)問題。所以一般3D項(xiàng)目中，我們會把用戶分成大概4個(gè)類別：

1. 重度3D用戶

2. 中度3D用戶

3. 輕度3D用戶

4. 2D用戶

對其最終的不同的類型的定義，就成為了后續(xù)我們在資源投入的依據(jù)。

既然有了用戶的分類，其實(shí)在資源投入上就不可能是完全一致的，這個(gè)肯定是不合理。即使非專業(yè)人士相信也能理解，不同的需求配置不同的技術(shù)手段。

從目前的GPU虛擬化來說，一共有4種基本形態(tài)：

1. 軟件虛擬GPU

2. GPU穿透

3. GPU-APP共享

4. vGPU，GPU虛擬

這四種形態(tài)很好理解：

1. 軟件虛擬GPU：就是由虛擬機(jī)自帶的虛擬顯卡來提供顯示性能

2. GPU穿透：將一塊顯卡透傳給一個(gè)虛擬機(jī)

3. GPU-APP共享：將一塊顯卡透傳給一臺基于Windows Server的XenApp虛擬機(jī)，交付一個(gè)個(gè)帶有GPU效能的應(yīng)用

4. vGPU，GPU虛擬化：利用NVidia K1/K2，M60為代表的GPU完全虛擬化

其實(shí)這4種形態(tài)，很多時(shí)候也就正好對應(yīng)前面用戶的4種類型

而在這些模式中，目前最受用戶關(guān)注的就是vGPU這種，的確他在很多地方有其獨(dú)到的優(yōu)勢。目前在Citrix 3D解決方案中，他也是最重要解決方案組成之一。用戶喜歡他，在我看來有幾個(gè)原因：

1. 性能值得期待。K1/K2，M60本身性能都不俗，即使切割之后仍然有很強(qiáng)的GPU性能，能夠滿足絕大部分的用戶需求。

2. 由于顯卡是切分的，在一定程度上可以給用戶調(diào)整GPU規(guī)格的可能。這比給每個(gè)用戶買工作站，硬件配置固化來的更為靈活。至少不用等3年甚至5年才能調(diào)整這些參數(shù)。

3. 雖然現(xiàn)在vGPU還不能實(shí)現(xiàn)VM的在線熱遷移，但是多用戶使用的模式、數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架或者刀片服務(wù)器，還是比較受到IT管理人員的喜歡，畢竟不用維護(hù)那么多工作站，那是超級占用機(jī)房空間的。

目前市面上最主流的vGPU顯卡型號為K1/K2，NVIDIA正在逐漸推廣其新一代產(chǎn)品M6/M60。以K1/K2為例他們的性能羅列如下：

NVidia也有官方的對應(yīng)表，非常容易讓我們選擇合適的配置。

那么有了一塊K1/K2顯卡就能解決3D用戶的問題了嗎?

答案是否定的。

原因很簡單，任何系統(tǒng)都不是靠一個(gè)組件來實(shí)現(xiàn)的。3D虛擬化也不僅僅只靠GPU就能完成所有的工作來支撐用戶訪問。

既然是Windows+虛擬化+3D，我們就需要從這三個(gè)層面去看待這個(gè)問題。

1. 為了實(shí)現(xiàn)3D虛擬化，GPU是一定需要。這個(gè)是肯定的，而且根據(jù)重、中、輕度用戶，我們需要分配合適的GPU、vGPU，否則效果肯定不好。

2. 除了GPU，最容易在項(xiàng)目用戶忽視的重要資源是CPU，特別是CPU主頻。由于虛擬化經(jīng)驗(yàn)的慣性思維，很多技術(shù)人員在配置CPU的時(shí)候總是更關(guān)注CPU核數(shù)。覺得CPU性能不夠，分幾個(gè)vCPU就好了。但事實(shí)上，在3D或者一些高應(yīng)用負(fù)載場景中，CPU主頻直接決定使用的效果。由于3D場景一般VM密度都不高，這個(gè)時(shí)候物理CPU核數(shù)關(guān)注度相對的低。

3. 再接下來比較容易出問題的就是存儲。主要原因在于圖紙方面，由于虛擬桌面場景中一般會用NAS，Windows Server做用戶數(shù)據(jù)盤。而用戶的圖紙一般都比較大，少者幾十MB，大的幾個(gè)GB的也并不稀奇。這個(gè)時(shí)候由于CIFS協(xié)議的影響，很多用戶會覺得這圖紙讀取、編譯效率不如原來PC上，如果再遇到領(lǐng)配件數(shù)多的情況，反饋的結(jié)果可能就是操作非常卡頓。這個(gè)時(shí)候合理的規(guī)劃用戶圖紙?jiān)L問模式就變得特別重要。我曾經(jīng)有客戶直接使用VM+HBA卡透傳直連企業(yè)圖庫存儲的方式來解決這個(gè)問題。當(dāng)然這種方式比較極端，但在實(shí)際場景中還是要與用戶溝通選擇合適的存儲方案進(jìn)行支撐。

4. 網(wǎng)絡(luò)在3D項(xiàng)目中也是一個(gè)要考慮的重點(diǎn)。相比普通桌面，3D虛擬化桌面、應(yīng)用對于網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力要大的多。如果是局域網(wǎng)內(nèi)要保證最優(yōu)的質(zhì)量，優(yōu)質(zhì)的100M網(wǎng)到終端，匯聚1000M起始必須保證的。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬能整體提升一個(gè)檔次當(dāng)然就更好。如果是互聯(lián)網(wǎng)場景，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、丟包以及合理帶寬動態(tài)調(diào)整就非常重要。Citrix通過新的Framehawk協(xié)議+策略，來幫助用戶得到很好的體驗(yàn)。

5. 操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序優(yōu)化。這點(diǎn)在很多時(shí)候是很容易被忽略的，其實(shí)現(xiàn)有的所有操作系統(tǒng)、3D類應(yīng)用程序都并不是原生為虛擬化而設(shè)計(jì)，那么操作系統(tǒng)不做優(yōu)化，本身就會導(dǎo)致在虛擬化環(huán)境中效能不高。而應(yīng)用程序特定的優(yōu)化則有可能提升明顯的使用體驗(yàn)。例如，Catia V5軟件，如果你不增加一個(gè)特定的系統(tǒng)參數(shù)，再好的配置都會跑著很卡。

6. 外設(shè)，在很多時(shí)候僅僅交付桌面、應(yīng)用可能還是不夠的，因?yàn)楹推胀ㄌ摂M桌面場景一樣，3D虛擬化場景中，也是一樣，只是外設(shè)類型可能有所不同。比如：3D鼠標(biāo)，繪圖板這些高精度的設(shè)備，以及雙屏、四屏的多顯示器需求，則是用戶需要的。而Citrix HDX協(xié)議對于這些功能的都有很好的支持，保證在用戶最終使用時(shí)盡可能的保持與本地工作站的使用一致性。

7. 合理的終端選型。一般來說，如果用戶使用PC/MAC類的設(shè)備作為終端，效果都會理想，很多時(shí)候MAC設(shè)備由于其架構(gòu)特殊性，效果會極為驚艷。但是不是每個(gè)用戶都能接受使用MAC設(shè)備來作為終端，而很多時(shí)候會使用瘦客戶機(jī)。

過去很長一段時(shí)間都有個(gè)經(jīng)驗(yàn)是，即使老舊的PC也會比大部分的瘦客戶機(jī)的顯示效果好。所以在選擇瘦客戶機(jī)的時(shí)候，一要注意CPU主頻，二要確保自帶GPU解碼芯片。因?yàn)殡S著Citrix Receiver支持終端GPU解碼，這樣會對顯示的效果帶來不小的提升。

那么使用vGPU就一定是使用vGPU+Win7這種模式嗎?

答案當(dāng)然也是否定的。

其實(shí)Citrix這么多年來，在虛擬化場景一直有一個(gè)宗旨就是：應(yīng)用為王。很多時(shí)候用戶其實(shí)只是希望使用一個(gè)個(gè)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，在這個(gè)過程中，是否要先獲取一個(gè)桌面則不一定。所以在很多場景中，我們會通過vGPU+GPU-App(XenApp)共享的方式來交付各種應(yīng)用。這種方式有幾種好處：

1. 按需交付應(yīng)用。不再需要把所有應(yīng)用都整理到一個(gè)模板或者按部門整理幾個(gè)應(yīng)用為一個(gè)模板，完全按照需要需求申請應(yīng)用。

2. 很多時(shí)候，一上來就將用戶的PC替換為虛擬桌面，極大的改變了用戶使用習(xí)慣，導(dǎo)致最終用戶抵觸，反而難以讓項(xiàng)目推進(jìn)。而虛擬應(yīng)用只是把需要的3D應(yīng)用上收，并直接將快捷方式投遞到其任何可以訪問的終端上，最大程度降低用戶使用習(xí)慣的改變。

3. 更高的資源利用率。雖然vGPU能分?jǐn)傄粔KGPU，但由于這種整體成本的高企，很多用戶還是會打退堂鼓。所以合理的引導(dǎo)用戶使用就變得很重要。

4. 相比Win7完整的操作系統(tǒng)，App共享的方式則對于各種資源需求要少的多。對于最終用戶來說，網(wǎng)絡(luò)需求能夠節(jié)約30%以上，而對于后臺管理員，則存儲、服務(wù)器、顯卡的需求在會降低不少。

其實(shí)這樣做也是為了回答用戶最容易關(guān)心的幾個(gè)問題。

1. 如何保證3D使用的體驗(yàn)

2. 如何合理使用包括GPU在內(nèi)的所有資源

3. 如何合理控制成本

從3D虛擬化未來發(fā)展來說，個(gè)人感覺將會在不久的將來解決如下幾個(gè)問題：

1. GPU資源化。GPU將會和CPU/RAM一樣完全資源化，這樣也就可以實(shí)現(xiàn)VM的在線熱遷移。

2. 更多的GPU類型選擇，目前AMD/Intel都在發(fā)展各自的GPU虛擬化技術(shù)，與NVIDIA一起完善整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。

3. 對于終端的弱化。未來不僅僅是瘦客戶機(jī)，類似于Android棒，樹莓派等都可以來作為終端使用，極大的拓展其使用面和降低接入成本。